JPH04194595A - シェル＆チューブ型熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、管胴内に多数の伝熱管を配設してなるシェ
ル及チューブ型熱交換器に関するものである。

（従来の技術） 近年、例えば酸性度の高い液体あるいは清浄性保持の必
要な血液等の流体を加熱、冷却する目的から、耐酸性に
富み且つ清浄性確保のできる合成樹脂製伝熱管を用いた
シェル及チューブ型熱交換器の開発が進められている。

ところが、上記合成樹脂製伝熱管は、耐酸性に優れると
ともに、清浄性確保も確実である反面、金属製の伝熱管
に比べて熱伝導率が極端に低いという欠点がある。その
ため、耐圧性の低下およびゴミ詰まりの無いこと等を考
慮した上で、できるだけ伝熱管の管径を小さくし且つ伝
熱管肉厚も薄くすること等の方法により、伝熱抵抗の低
減と伝熱面積の増大とを図るようにして熱交換効率を向
上させる工夫がなされてきている。

しかしながら、上記のように肉厚が薄く且つ管径が小さ
い細管構造とした場合、伝熱管が撓み易いものとなると
ころから、管胴内での伝熱管の姿勢保持が難しくなると
いう問題か生ずる。かかる問題に対処する方法の一つと
して、細管構造の伝熱管を多数本円筒状ζごまとめて使
用することが考えられるが、単に円筒状にまとめただけ
では、各伝熱管間の結束密度を均一にすることが困難な
ところから、伝熱管外を流れる流体と伝熱管の全部とか
十分に接触しない場合が生ずることがあり、一部の伝熱
管が熱交換に十分生かされないという問題が生ずるおそ
れがある。

そこで、例えば第３図図示の如く、管胴ｌ′内に所定間
隔をおいて複数のバッフルプレート２′。

２′　・・を配置し、該バッフルプレート２′、２′　
・・を介して所定本数の伝熱管群からなる複数の伝熱管
束４’　、４′　・・を管胴ｌ′内に架設することによ
り、伝熱管外を流通する流体の偏流をなくして熱交換効
率の向上を図るようにしたものが提案されている（例え
ば、実開昭６２−１９２０８８号公報参照）。

（発明が解決しようとする課題） 上記公知例における如き構成のものの場合、伝熱管外を
流通する熱交換流体は、バッフルプレートに形成されｆ
コ伝熱管束挿通用の穴を通って流れることとなるため、
伝熱管内を流通する被熱交換流体と、伝熱管外を流通す
る熱交換流体とがほぼ対向流となる。このような対向流
の場合、伝熱管外を流れる熱交換流体の乱流化が難しい
ため、伝熱性能の向上に限界があり、さらなる工夫か必
要となっている。

本願発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、伝熱管
外を流れる熱交換流体の乱流化を促進し得るようにし、
以って熱交換効率の向上を図ることを目的とするもので
ある。

（課題を解決すやための手段） 請求項１の発明では、上記課題を解決するための手段と
して、図面に示すように、熱交換流体Ｗを流通すべく構
成された管胴ｌ内に、前記熱交換流体Ｗを入口１ａ側か
ら出口！ｂ側に向って螺旋状に流通させるための螺旋流
路３を形成する流路形成部材２と、該流路形成部材２を
貫通して前記管胴１両端に亘って架設され且つ被熱交換
流体Ｘが流通される多数の伝熱管４　ａ、　４　ａ・・
とを配設している。

請求項２の発明では、上記課題を解決するための手段と
して、図面に示すように、前記請求項夏記載のシェル＆
チューブ型熱交換器において、前記伝熱管４ａ、４ａ・
・を可撓性の細管により構成し、これらの伝熱管４ａ、
４ａ・・を所定本数づつにまとめて複数の伝熱管束４．
４・・となすとともに、これらの伝熱管束４．４・・を
前記螺旋流路３内において流通流体と直交する如く配設
している。

（作　用） 請求項１の発明では、上記手段によって次のよ、うな作
用が得られる。

即ち、螺旋流路３を流れる熱交換流体Ｗと、伝熱管４ａ
、４ａ・・とがほぼ直交するこ・とと、なるため、熱交
換流体Ｗの乱流化が促進されることとなり、伝熱性能が
大幅に向上することとなる。また、螺旋流路３を流れる
熱交換流体Ｗは、スムーズな流れとなり、流通抵抗が小
さくなる。

請求項２の発明では、上記手段にょっ−て次のような作
用が得られる。　　　− 即ち、螺旋流路３を流れる熱交換流体Ｗと、伝熱管４ａ
、４ａ・・とが直交することとなるため、熱交換流体Ｗ
の乱流化が促進されることとなり、伝熱性能が大幅に向
上することとなる。また、螺旋流路３を流れる熱交換流
体Ｗは、スムーズな流れとなり、流通抵抗が小さくなる
。

（発明の効果、） 請求項１の発明によれば、熱交換流体Ｗを流通す、べ、
く構成された管胴ｌ内に、前記熱交換流体Ｗを入口Ｌａ
側から出口１ｂ側に向って螺旋状に流通させるための螺
旋流Ｗ１３を形成する流路形成部材２と、該流路形成部
材２を貫通して前記管胴１両端に亘って架設され且つ被
熱−交換流体Ｘが流通される多数の伝熱管４ａ、４ａ・
・とを配設して、螺旋流路３を流れる熱交換流体Ｗと伝
熱管４　ａ、　４　ａ・・とがほぼ直交するようにした
ので、熱交換流体の乱流化が促進されることとなって、
伝熱性能が大幅に向上することとなり、熱交換効率向上
に大いに寄与するという優れた効果かある。また、螺旋
流路３を流れる熱交換流体Ｗは、スムーズな流れとなっ
ているので、流通抵抗が小さくなり、熱交換流体Ｗの圧
力損失を可及的に低減できるという効果もある。

請求項２の発明によれば、請求項！記載のシェル＆チュ
ーブ型熱交換器において、伝熱管４ａ、４ａ・・を可撓
性の細管により構成し、これらの伝熱管４ａ、４ａ・・
を所定本数づつにまとめて複数の伝熱管束４．４・・と
なすとともに、これらの伝熱管束４．４・・を螺旋流路
３内において流通流体と直交する如く配設したので、熱
交換流体Ｗの乱流化がより一層促進されることとなって
、伝熱性能が大幅に向上することとなり、熱交換効率向
上に大いに寄与するという優れた効果がある。

また、螺旋流路３を流れる熱交換流体Ｗは、スムーズな
流れとなっているので、流通抵抗が小さくなり、熱交換
流体Ｗの圧力損失を可及的に低減できるという効果もあ
る。さらに、伝熱管４ａ、４ａ・・を可撓性の細管で構
成し、これらの伝熱管４ａ、４ａ・・を所定本数づつま
とぬで複数の伝熱管束４．４・・となすようにしたので
、伝熱管束４゜４・・の流路形・成部材２への組付を容
易に行うことができるという効果もある。

（実施例） 以下、添付の図面を参照して、本願発明の幾つかの好適
な実施例を説明する。

実施例１ 第１図には、本願発明の実施例１にかかるシェル＆チュ
ーブ型熱交換器が示されている。本実施例は、請求項１
および２の発明に対応するものである。

本実施例のシェル＆チューブ型熱交換器は、入口１ａお
よび出口１ｂを備え、熱交換流体Ｗを流通すべく構成さ
れた所定径の管胴ｌと、該管胴ｌ内に配設され、前記熱
交換流体Ｗを入口１ａ側がら出口１ｂ側に向って螺旋状
に流通させるための螺旋流路３を形成する流路形成部材
２と、該流路形成部材２を貫通して前記管胴１両端に亘
って架設され且つ伝熱管束４．４・・とによって構成さ
れている。符号５は管胴ｌの両端に固着された管板、６
は被熱交換流体Ｘの流入口、７は被熱交換流体Ｘの流出
口である。

前記流路形成部材２は、前記管板５．５に両端を支持さ
れた支持軸８と、該支持軸８に支持された螺旋帯９とか
らなっており、該螺旋帯９の外周を前記管胴ｌの内周面
に当接させることにより管胴ｌ内に螺旋流路３が形成さ
れることとなっている。

また、前記各伝熱管束４は、フッ素樹脂製の可撓性細管
からなる所定本数の伝熱管４　ａ、　４　ａ・・をまと
めて構成されており、伝熱管束４．４・・は、一端を前
記流入口６に臨ましめた状態で一方の管板５に支持し、
他端を前記流出ロアに臨ましめた状態で他方の管板５に
支持することにより、伝熱管束４を構成する伝熱管４ｍ
、４ａ・・内を被熱交換流体Ｘが流通し得るようにされ
ている。

しかして、前記伝熱管束４．４・・は、前記螺旋流路３
内において流通流体と直交する如く湾曲された状態で配
設されている。

上記の如く構成したことにより、伝熱管束４゜４・・と
螺旋流路３内を流れる熱交換流体Ｗとが直交することと
なる結果、熱交換流体Ｗの乱流化が促進されることとな
って、伝熱性能が大幅に向上することとなる。従って、
ンエル＆チューブ型熱交換器における熱交換効率が大幅
に向上することとなるのである。また、螺旋流路３を流
れる熱交換流体Ｗは、スムーズな流れとなっているため
、流通抵抗が小さくなり、熱交換流体Ｗの圧力損失を可
及的に低減できることとなるのである。さらに、伝熱管
４ａ、４ａ・・をフッ素樹脂製の可撓性細管で構成し、
これらの伝熱管４　ａ、　４　ａ・・を所定本数づつま
とめて複数の伝熱管束４．４・・となすようにしたので
、伝熱管束４．４・・の流路形成部材２への組付を容易
に行うことができることとなるのである。

実施例２ 第２図には、本願発明の実施例２にかかるシェル及チュ
ーブ型熱交換器が示されている。本実施−例は、請求項
１の発明に対応するものである。

本実施例の場合、伝熱管束４．４・・は、管胴Ｉ両端間
において直線状に架設されている。この場合、螺旋流路
３内を流れる熱交換流体Ｗと伝熱管４ａ、４ｇ・・とけ
直交はしないものの、はぼ直交に近い状態となる。従っ
て、実施例１の場合に比べて若干劣るものの熱交換流体
Ｗの乱流化を達成することができる。その他の構成およ
び作用効果は、実施例１と同様なので説明を省略する。

なお、本実施例の場合、伝熱管４ａをフッ素樹脂製の可
撓性細管で構成するようにしているが、金属製の伝熱管
を用いることもできる。

本願発明は、上記各実施例の構成に限定されるものでは
なく、発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜設計変
更可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本願発明の実施例１および２にか
かるシェル及チューブ型熱交換器の一部切欠正面図、第
３図は従来のンエル＆チューブ型熱交換器の一部切欠正
面図である。 ｌ・・・・・管胴 １ａ　・・・・入口 １ｂ・・・・出口 ２・・・・・流路形成部材 ３・・・・・螺旋流路 ４・・・・・伝熱管束 ４ａ・・・・伝熱管 Ｗ・・・・・熱交換流体 Ｘ・・・・・被熱交換流体

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱交換流体（Ｗ）を流通すべく構成された管胴（１
   ）と、該管胴（１）内に配設され、前記熱交換流体（Ｗ
   ）を入口（１ａ）側から出口（１ｂ）側に向って螺旋状
   に流通させるための螺旋流路（３）を形成する流路形成
   部材（２）と、該流路形成部材（２）を貫通して前記管
   胴（１）両端に亘って架設され且つ被熱交換流体（Ｘ）
   が流通される多数の伝熱管（４ａ）、（４ａ）・・とに
   よって構成されていることを特徴とするシェル＆チュー
   ブ型熱交換器。 ２、前記伝熱管（４ａ）、（４ａ）・・を可撓性の細管
   により構成し、これらの伝熱管（４ａ）、（４ａ）・・
   を所定本数づつにまとめて複数の伝熱管束（４）、（４
   ）・・となすとともに、これらの伝熱管束（４）、（４
   ）・・を前記螺旋流路（３）内において流通流体と直交
   する如く配設したことを特徴とする前記請求項１記載の
   シェル＆チューブ型熱交換器。